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Engenharia civil

Bonitas, seguras e baratas

Novas técnicas de construção e tratamento químico adequado tornam as pontes de madeira uma boa opção ao concreto

CARLITO CALL JUNIOR/ EESC/USPAs pontes de madeira estão de volta. Agora mais eficientes, duráveis e bonitas, capazes de disputar com as pontes de concreto em igualdade de segurança, unindo extensões de até 30 metros, nas cidades ou nas estradas. A madeira sempre foi o material mais utilizado para a construção das pontes brasileiras, ajudando na ocupação do território nacional ao encurtar caminhos sobre rios e riachos. Mas, ao longo dos anos, elas passaram por um processo de deterioração e substituição – muito em razão do uso de madeiras sem tratamento adequado -, cedendo lugar às estruturas de ferro e concreto. Uma trajetória que começa a mudar com novas técnicas de construção e cuidados especiais apresentados pelos pesquisadores do Laboratório de Madeiras e Estruturas de Madeira (Lamem) da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da Universidade de São Paulo (USP). Os novos sistemas construtivos combinam técnicas trazidas de outros países e matéria-prima originária de reflorestamento no Brasil, especialmentetratadas para enfrentar condições locais de umidade e ataque de insetos e de fungos. Uma das vantagens também resgatadas e confirmadas pelos pesquisadores é o baixo custo dessas construções. Elas podem ser construídas pelo valor de R$ 300 a R$ 600 o metro quadrado, enquanto as pontes de concreto custam entre R$ 1 mil e R$ 1,4 mil.

As novas pontes de madeira suportam cargas idênticas às similares de concreto e, em muitos casos, conferem ao ambiente uma paisagem mais agradável. Para demonstrar todas essas qualidades e expandir esse tipo de construção, sete pontes foram construídas sob a supervisão dos pesquisadores, em algumas cidades do interior paulista, de Minas Gerais e de Goiás, com repasse de tecnologia aos engenheiros do Departamento de Estradas de Rodagem (DER) da Secretaria dos Transportes do Estado de São Paulo e aos engenheiros municipais por meio de cursos de atualização. A primeira delas em meio urbano foi construída há um ano, em São Carlos, sobre o córrego Monjolinho. A mais recente, em plena serra do Mar, no chamado Caminho do Mar, a primeira estrada ligando São Paulo à Baixada Santista. “Estamos mostrando que a madeira compete muito bem com outros materiais em características de peso, resistência e durabilidade, independentemente do tamanho dos vãos que a ponte liga ou cargas que ela é obrigadaasuportar”, explica o professor Carlito CalilJúnior, coordenador das pesquisas no Lamem. Ele destaca também os benefícios ambientais. “O uso da madeira tem um caráter renovável, ao contrário do aço e do cimento, que demandam, inclusive, grandes quantidades de energia em sua produção. O cultivo de madeira de reflorestamento também serve ao seqüestro e armazenamento de carbono da atmosfera, que ocorre intensamente durante o crescimento da árvore até a idade adulta.”

Tráfego e cargas
Os novos sistemas permitem a construção de pontes em vigas e em lâminas, ou ainda mistas, combinando madeira e uma cobertura de concreto. Todas podem ser utilizadas em cidades, estradas municipais, rodovias estaduais ou federais, inclusive nas de grande tráfego, sem restrição em termos de carga, porque são projetadas segundo as mesmas normas de ações e segurança das estruturas em geral da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).

Entre os novos sistemas, o de protensão (aplicação de tensões) é o mais aprimorado, com lâminas de madeira formando uma única placa, perpassada por barras rígidas de um aço especial ultra-resistente (técnica chamada de dywidag), ou por cordoalhas, um conjunto de vários fios de aço também de alta resistência. A técnica consiste em perfurar a madeira a cada metro para a inserção das barras ou fios de aço, que são tensionados e têm sua força controlada, garantindo que a placa de madeira ganhe rigidez transversal (de uma ponta a outra), e não apenas longitudinal (no sentido da largura da ponte).

Para preservar o conjunto, tanto as barras quanto os fios de aço são protegidos por uma bainha de proteção e revestidos com graxa, para evitar possíveis corrosões, provocadas pelo contato do aço com os produtos químicos utilizados no tratamento prévio da madeira. Essa proteção química é fundamental para a longevidade das pontes. É feita com uma solução hidrossolúvel de sais de cobre, cromo e arsênico (CCA) e outra que utiliza boro no lugar do arsênico (CCB), livrando a madeira da ação de fungos e de insetos, preservando-a para um uso superior a 30 anos, contra apenas cinco anos de vida sem o tratamento.

Desenvolvido no Canadá na década de 1970 para reforçar pontes de madeira laminadas já existentes, o sistema de protensão começou a ser utilizado também nos Estados Unidos e, depois, no Brasil. Aqui, foram usados o pínus e o eucalipto, tratados em condições locais de umidade e de temperatura. Em São Carlos, os estudos sobre pontes de madeira nesse sistema começaram em 1992, seis anos após a construção da primeira ponte deste tipo pelo Forest Products Laboratory (FPL) ou Laboratório de Produtos Florestais, em Madison, nos Estados Unidos, onde Calil Júnior acompanhou os testes de avaliação das cargas na estrutura, além da variação de umidade e de temperatura.

Após o estudo das técnicas e com o projeto temático financiado pela FAPESP, iniciado em 2001, foram avaliadas, em São Carlos, três espécies de eucaliptos (Eucaliptus grandis, E. citriodora e E. saligna) e duas de pínus (Pinus taeda e P. elliotti) de reflorestamento e igualmente tratadas. “O pínus utilizado na América do Norte é mais denso e, por isso, naturalmente mais resistente que o brasileiro. Com o eucalipto acontece o contrário. Aqui ele é muito mais resistente. Embora, com o sistema de protensão, não haja necessidade de uma madeira de alta resistência, porque tanto o aço quanto o cabo transversal reforçam sua solidez”, explica Calil Júnior.

No sistema de protensão, o peso da carga se distribui por toda a extensão da ponte. Todavia, para vãos de até 10 metroséconveniente que a ponte seja construída em placas de madeira – em peças serradas ou laminadas coladas -, sempre formando um elemento único. No caso de vãos entre 10 e 20 metros, as pontes devem ser feitas num sistema de placas com espaços a cada 1 metro formados por lâminas de largura três vezes maior que as demais do conjunto. Já para vãos acima de 20 metros, utiliza-se o sistema caixão, que consiste em duas placas sobrepostas em dois planos, um superior e outro inferior. Essas placas também devem ser ligadas entre si por lâminas de maior largura, a cada 1 metro, formando túneis fechados pelas partes superior e inferior da estrutura. No Brasil, as duas primeiras nesse sistema serão construídas no campus 2 da USP de São Carlos, uma com madeira laminada colada e outra com peças compostas de compensado de madeira colada. Outra construção já finalizada nessa cidadeéuma passarela em curva construída na USP, ligando o Laboratório de Madeira ao Departamento de Engenharia de Estruturas, emquefoiaplicada a tecnologia de placa de madeira laminada com protensão utilizando o pínus de reflorestamento.

Cobertura de concreto
Até o momento, a maioria das pontes construídas, como a do Caminho do Mar, é do tipo mista, em madeira e concreto, porque são mais facilmente edificadas e a um custo menor. Esse sistema utiliza peças roliças (toras de árvores tratadas) na parte inferior com conexões metálicas em barras de aço comum fincadas na madeira e imobilizadas pelo concreto, que recobre a estrutura e, posteriormente, recebe asfalto. A opção pelas peças roliças ocorre em razão da constituição das peças e do custo, duas vezes menor que o da madeira serrada. “Nesse caso, um ponto importante é o desenvolvimento de fibras retorcidas ao longo do crescimento natural da árvore. No entanto, essa característica, junto com a rigidez, é perdida, quando a madeira é serrada”, explica Calil.

Outra possibilidade é a edificação de pontes com peças roliças tratadas, de alta resistência e baixo custo, e peças laminadas treliçadas, ligadas por parafusos, ou ainda com peças de madeira laminada colada, que utilizam um tipo de resina extremamente aderente. A vantagem das laminadas coladas é a possibilidade de se construir vigas sem limitação de comprimento e com total controle do material, inclusive em extensões acima de 30 metros. Contudo, elas apresentam custos considerados altos, cerca de R$ 2 mil o metro cúbico, contra R$ 300 da madeira roliça tratada.

Calil reconhece que as estruturas de madeira ainda sofrem de um preconceito relacionado à utilização, durante muitos anos, de madeiras sem o tratamento adequado que garantisse a longevidade das pontes. Esse fator, que ainda gera desconfiança no lado dos construtores, somado à escassez de mão-de-obra qualificada, impede uma disseminação desse tipo de construção. A reviravolta na falta de profissionais especializados na edificação de pontes de madeira foi iniciada com dois cursos ministrados em São Carlos aos instrutores do Serviço Nacional da Indústria (Senai), para que atuem na formação de pessoal com qualificações específicas para trabalhar com esse tipo de material. “Durante as aulas, abordamos desde as propriedades da madeira até detalhes de estruturas e construções.”

Legislação avançada
O Brasil lidera a tecnologia de desenvolvimento de estruturas de madeira na América do Sul. Além do Laboratório da USP de São Carlos, outros grupos também pesquisam o tema, na Universidade Estadual Paulista (Unesp), na Escola Politécnica da USP e na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), a fim de formular uma norma brasileira específica para construções de pontes desse tipo, como um anexo à norma de estruturasde madeiras,também formulada pela EESC e pela Escola Politécnica e adotada pela ABNT, em 1997.

Os pesquisadores de São Carlos também solicitaram ao DER um levantamento sobre as condições das pontes de madeira no Estado de São Paulo, a fim de oferecer apoio tecnológico para a recuperação das existentes ou para a construção de novas. “A idéia é que isso passe a valer também em outros estados, a exemplo de Goiás, onde já foram construídas duas pontes, no município de Catalão, com base nos estudos desenvolvidos aqui e repassados por meio de cursos e manuais editados para auxiliar engenheiros em qualquer município do país”, diz o pesquisador. “Enviamos cartas a todos os municípios do Estado de São Paulo e, quando há interesse por parte das prefeituras, orientamos os projetos sem nenhum custo e com as devidas recomendações dos materiais, processo construtivo e de manutenção.” O município que optar por pontes de madeira responsabiliza-se apenas pelo custo da construção, enquanto os pesquisadores do Laboratório de Madeira se encarregam de aplicar a tecnologia desenvolvida nauniversidade, inclusive formando mão-de-obra especializada. “Não queremos construir, mas ensinar a construir.”

O projeto
Programa Emergencial das Pontes de Madeira para o Estado de São Paulo (nº 99/12583-1); Modalidade Projeto Temático; Coordenador Carlito Calil Júnior – Escola de Engenharia de São Carlos – USP; Investimento R$ 516.094,73 e US$ 112.202,55